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专利号: 2023106307629
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、保留既有牵引供电系统中牵引变电所的三相输入‑两相输出供电结构,将输出端两相输出的α、β相以及接地线作为柔性牵引变压器的三相输入线,将既有的牵引变压器转换为柔性牵引变压器,其中,α、β相为既有牵引变压器的两相输电线;

S2、利用本地控制器对所述柔性牵引变压器进行本地控制,并利用二次控制器对本地控制结果进行修正,完成对柔性牵引供电系统的优化运行控制所述利用本地控制器对所述柔性牵引变压器进行控制,其具体为:A1、采集柔性牵引变压器的输出电流iL、进网电流ig以及滤波电容电压vc,并通过单相锁相环方法获取柔性牵引变压器输出角频率ω;

A2、将进网电流ig以及滤波电容电压vc经二阶广义积分环节处理,得到αβ坐标系下的电压电流量vcα、vcβ、igα和igβ,其中,vcα和vcβ分别表示αβ坐标系下的电压量,igα和igβ分别表示αβ坐标系下的电流量;

A3、基于αβ坐标系下的电压电流量vcα、vcβ、igα和igβ,经Park变换得到dq坐标系下的电压电流量igd、igq、vcd和vcq,其中,igd和igq分别表示dq坐标系下的电流量,vcd和vcq分别表示dq坐标系下的电压量;

A4、根据电压电流量igd、igq、vcd和vcq,计算得到柔性牵引变压器的输出的有功功率p和无功功率q;

A5、将输出电流iL经Park变换得到dq坐标系下的电流量iLd和iLq;

A6、将有功功率p和无功功率q经过有功功率‑电压频率P‑f、无功功率‑电压幅值Q‑V下垂方程,得到柔性牵引变压器的参考电压幅值与相位;

A7、将电流量iLd、iLq与电压量vcd、vcq共同作为电压电流双闭环控制的输入量,且在控制中跟踪所述参考电压幅值与相位,以实现对柔性牵引变压器的输出功率进行控制,完成本地控制器对所述柔性牵引变压器的控制;

利用二次控制器对本地控制结果进行二次控制:

以恢复系统频率、均分无功功率以及降低线路损耗为目标,对本地控制结果进行修正,完成对所述柔性牵引变压器的控制。

2.根据权利要求1所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法,其特征在于,所述步骤A4中输出功率的表达式如下:

其中,p和q分别表示柔性牵引变压器输出的有功功率和无功功率。

3.根据权利要求1所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法,其特征在于,所述步骤A6中有功功率‑电压频率P‑f、无功功率‑电压幅值Q‑V下垂方程的表达式如下其中,ω表示柔性牵引变压器输出角频率,ω0表示系统额定角频率,kp表示有功功率下* *垂系数,P表示柔性牵引变压器的输出功率,P0表示柔性牵引变压器额定有功功率,ω 和U均表示下垂方程所对应的两条曲线的纵截距,U表示柔性牵引变压器输出电压幅值,U0表示系统额定电压幅值,kq表示无功功率下垂系数,Q表示柔性牵引变压器输出的无功功率,Q0表示柔性牵引变压器额定无功功率。

4.根据权利要求1所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法,其特征在于,所述恢复系统频率,其具体为:

B1、根据获取的柔性牵引变压器输出角频率ω与额定频率ω0,计算得到系统频率偏差量;

B2、将系统频率偏差量经PI控制器,得到系统频率修正量efs;

B3、将系统频率修正量efs与各柔性牵引变压器的频率参与系数ki相乘的结果分别一一对应地发送至各柔性牵引变压器;

B4、根据发送结果,由本地控制器接收频率修正量efi:其中,ki表示频率参与系数,kpω和kiω分别表示二次控制器的频率PI控制比例和积分系数,s表示拉普拉斯变换的微分算子,ω表示并网点电压角频率,ω0表示系统额定角频率;

B5、利用频率修正量efi对系统频率进行修正,其中,系统频率恢复过程体现在有功功率‑电压频率P‑f下垂方程的频率新增修正项中:其中,ω表示柔性牵引变压器输出角频率,ω0表示系统额定角频率,kp表示有功功率下垂系数,P表示柔性牵引变压器的输出功率,P0表示柔性牵引变压器额定有功功率,ki表示频率参与系数,kpω和kiω分别表示二次控制器的频率PI控制比例和积分系数,s表示拉普拉斯变换的微分算子。

5.根据权利要求1所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法,其特征在于,所述均分无功功率,其具体为:

C1、将本地控制器计算所得的输出功率Qi发送至二次控制器中,并计算其总和得到无功功率负荷量Qload;

C2、根据无功功率负荷量Qload,计算得到每一个柔性牵引变压器的无功功率参考值Qrefi,并得到各个柔性牵引变压器的无功功率修正量eqi:其中,Qmi表示各个柔性牵引变压器的无功功率设计容量,下标i表示为第i个柔性牵引变压器,n表示柔性牵引变压器并网总个数,kpq和kiq均表示二次控制器的无功功率PI控制参数;

C3、根据各个柔性牵引变压器的无功功率修正量eqi,利用无功功率‑电压幅值Q‑V下垂方程对无功功率进行均分;

所述无功功率‑电压幅值Q‑V下垂方程的表达式如下:其中,Qi表示本地控制器计算所得的输出功率,Q0表示柔性牵引变压器额定无功功率,kq表示有功功率下垂系数,U表示柔性牵引变压器输出电压幅值,U0表示系统额定电压幅值,kpq和kiq均表示二次控制器的无功功率PI控制参数,s表示拉普拉斯变换的微分算子。

6.根据权利要求1所述的用于柔性牵引供电系统的优化运行控制方法,其特征在于,所述降低线路损耗,其具体为:

D1、在已知线路参数和输出总功率的条件下,得到线路损耗最优曲线;

D2、根据线路损耗最优曲线,得到各个柔性牵引变压器的有功功率修正量epi:其中,f  (R)表示线路损耗最小时由线路阻抗R计算得到的柔性牵引变压器有功功率参考量,Pi表示第i个柔性牵引变压器输出的有功功率;

D3、利用所述有功功率修正量epi降低线路损耗。